Caltech araştırması: Bakteriler fajlardan birlikte yüzerek kaçıyor
Bakteriler sürekli kuşatma altında yaşar. Onları avlayan virüsler, yani bakteriyofajlar, çoğu zaman avlarından çok daha fazladır — insan vücudunda, toprakta, göllerde ve nehirlerde bakterilerden yüz kat daha fazla olabilirler. Yine de bakteriler gelişmeye devam eder. California Institute of Technology’deki bilim insanlarının yeni bir araştırması beklenmedik bir açıklama sunuyor: mikroplar saldırıya bireysel olarak direnerek değil, birlikte hareket ederek hayatta kalıyor.
Bulgudaki merkezi mekanizma, bir hücrenin kimyasal gradyanları algılama ve onlara doğru ya da onlardan uzağa yönelme yeteneği olan kemotaksistir. Birçok bakteri bu duyuyu besinleri kovalamak veya toksinlerden kaçmak için kullanır. Caltech ekibinin bulduğu şey, kemotaksisin aynı zamanda bir grup savunması işlevi görebileceğidir. Fajlar saldırdığında, hareketlerini koordine eden bakteriler yerlerinde durup tek tek avlanmak yerine bir kolektif olarak tehlike bölgesinden kaçabilir.
Bu hafta Çin bilim medyası tarafından bildirilen sonuç, bakteriyel savunmanın tamamen moleküler bir mesele olduğu yönündeki uzun süredir devam eden tabloya meydan okuyor — kısıtlama enzimleri, CRISPR benzeri sistemler ve diğer hücre içi silahlar. Bu araçlar önemlidir, ancak yeni çalışma davranışın ve özellikle kalabalık halinde hareket etme kararının ayrı ve güçlü bir hayatta kalma stratejisi olduğunu öne sürüyor. Araştırmacılar bu etkiyi, bireysel hücrelerin aynı kimyasal ipuçlarına yanıt verip aynı yönde ilerlediği bir grup kemotaksisi biçimi olarak tanımlıyor.
Bir mikrobiyoloji laboratuvarının dışındaki biri neden bunu önemsemeli? Fajlar giderek artan bir şekilde antibiyotiklere alternatif olarak inceleniyor — faj tedavisi olarak bilinen bir alan — ve gıda güvenliği ile tarımda da kullanılıyor. Bakteriler fajlardan sadece düzen içinde yüzerek kaçabiliyorsa, fajlara dayalı herhangi bir tedavi sadece bakteriyel genetiği değil, bakteriyel davranışı da hesaba katmak zorundadır. Bulgu, faj temelli yaklaşımların bakterilerin serbestçe hareket edebildiği ortamlarda neden bazen başarısız olduğunu açıklamaya yardımcı olabilir.
Çalışma aynı zamanda mikrobiyolojide bakterileri sosyal organizmalar olarak görme yönündeki daha geniş bir değişime de uyuyor. Son yirmi yıldaki araştırmalar, mikropların kimyasal sinyallerle iletişim kurduğunu, biyofilm olarak bilinen yapılı topluluklar oluşturduğunu ve kolektif davranışları koordine ettiğini gösterdi. Caltech çalışması bu listeye kaçışı ekliyor — bir tür kalabalık çatışması değil, kalabalık uçuşu.
Pratik sonuçlar hâlâ ortaya çıkıyor. Bakterilerin ne zaman ve nasıl kaçmayı seçtiğini anlamak, faj tedavilerinin nasıl tasarlandığını, bağırsak veya kan dolaşımı gibi hareketli sıvılardaki enfeksiyonların nasıl yönetildiğini ve toprak ile sudaki mikrobiyal toplulukların viral baskıya nasıl yanıt verdiğini bilgilendirebilir. Araştırmacılar davranışın çevreye bağlı olduğu konusunda uyarıyor: bakterilerin doğru kimyasal gradyanlara ve hareket etmek için yeterli alana ihtiyacı var.
Genel bir izleyici kitlesi için çıkarım, yeni kıyafetler içinde tanıdık bir mesaj: işbirliği en küçük ölçeklerde bile bir hayatta kalma stratejisi olabilir. Bir fajla karşılaşan tek bir bakterinin seçenekleri az olabilir. Tehdidi algılayıp birlikte hareket eden bir popülasyonun daha fazlası vardır. Çalışma, mikrobiyal dünyanın yalnız hücrelerden oluşan bir koleksiyondan çok koordineli topluluklar bütünü olduğuna ve en önemli kararlarından bazılarının hareket halinde alındığına dair büyüyen kanıt birikimine katkıda bulunuyor.